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告別充電、直接更換電池在電動(dòng)車(chē)上可能實(shí)現(xiàn)嗎?

ss ? 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)整理 ? 作者:工程師譚軍 ? 2018-10-07 11:43 ? 次閱讀
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電動(dòng)車(chē)電池
電動(dòng)車(chē)電池是電動(dòng)車(chē)上的動(dòng)力來(lái)源,現(xiàn)在的電動(dòng)車(chē)上絕大多數(shù)裝的是鉛酸蓄電池,鉛酸蓄電池成本低,性?xún)r(jià)比高。因?yàn)檫@種電池能充電,可以反復(fù)使用,所以稱(chēng)它為“鉛酸蓄電池”。
1860年,法國(guó)的普朗泰發(fā)明出用鉛做電極的電池,這是鉛酸蓄電池的前身。
結(jié)構(gòu)
鋰電池導(dǎo)電涂層
導(dǎo)電涂層也稱(chēng)為預(yù)涂層,在鋰電池行業(yè)內(nèi)通常指涂覆于正極集流體——鋁箔表面的一層導(dǎo)電涂層,涂覆導(dǎo)電涂層的鋁箔稱(chēng)為預(yù)涂層鋁箔或簡(jiǎn)稱(chēng)涂層鋁箔,其最早在電池中的實(shí)驗(yàn)可以追溯到70年代,而近幾年隨著新能源行業(yè),特別是磷酸鐵鋰電池的發(fā)展而風(fēng)生水起,成為業(yè)內(nèi)炙手可熱的新技術(shù)或新材料。
鋰電池導(dǎo)電涂層性能
導(dǎo)電涂層在鋰電池中能夠有效提高極片附著力,減少粘結(jié)劑的使用量,同時(shí)對(duì)于電池的電性能也有顯著提升。國(guó)外的大公司產(chǎn)品就不介紹了,介紹一下國(guó)內(nèi)唯一一家在市場(chǎng)上推廣,并擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品——WX112,由中興新旗下的上海中興派能能源科技有限公司研發(fā)和生產(chǎn),從拿到的樣品看,滿(mǎn)涂、留邊、留間隙等技術(shù)要求都可以實(shí)現(xiàn)。性能如下:
1. 接觸電阻下降40%
2. 膠黏劑用量降低50%
3. 同倍率下,電池電壓平臺(tái)提升20%
4. 材料與集流體附著力提高30%,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期循環(huán)不會(huì)有脫層現(xiàn)象
涂碳鋁箔使用說(shuō)明
一、材質(zhì)說(shuō)明
涂碳鋁箔是由導(dǎo)電碳為主的復(fù)合型漿料與高純度的電子鋁箔,以轉(zhuǎn)移式涂覆工藝制成。
二、應(yīng)用范圍
?細(xì)顆?;钚晕镔|(zhì)的功率型鋰電池
?正極為磷酸亞鐵鋰
?正極為細(xì)顆粒的三元/錳酸鋰
?用于超級(jí)電容器、鋰一次電池(鋰亞、鋰錳、鋰鐵、扣式等)替代蝕刻鋁箔
三、對(duì)電池/電容的性能作用
?抑制電池極化,減少熱效應(yīng),提高倍率性能;
?降低電池內(nèi)阻,并明顯降低了循環(huán)過(guò)程的動(dòng)態(tài)內(nèi)阻增幅;
?提高一致性,增加電池的循環(huán)壽命;
?提高活性物質(zhì)與集流體的粘附力,降低極片制造成本;
?保護(hù)集流體不被電解液腐蝕;
?提高磷酸鐵鋰電池的高、低溫性能,改善磷酸鐵鋰、鈦酸鋰材料的加工性能。
四、建議參數(shù)
對(duì)應(yīng)涂覆的活性物質(zhì)D50最好不大于4~5μm,壓實(shí)密度不大于2.25g/cm,比表面積在13~18㎡/g范圍內(nèi)。
五、使用中的注意事項(xiàng)
1.存儲(chǔ)要求:在溫度為25±5℃、濕度為不超過(guò)50%的環(huán)境中,運(yùn)輸時(shí)須避免空氣和水蒸氣對(duì)鋁箔的侵蝕;
2.本產(chǎn)品分為A、B兩款,各自的關(guān)鍵特性為:A款外觀為黑色,常規(guī)涂層厚度為雙面4~8μm,導(dǎo)電性能較更為突出;B款外觀為淡灰色,常規(guī)涂層厚度為雙面2~3μm,涂層區(qū)可做較少層的焊接,并可以涂布機(jī)識(shí)別跳間隙;
3.B款(灰色)涂碳鋁箔可以在涂層區(qū)直接做超聲焊,只適合卷繞式電池焊接極耳(極片最多2-3層),但超聲的功率、時(shí)間需做一些微調(diào);
4.碳層的散熱性要比鋁箔差些,故做涂布時(shí)需對(duì)帶速與烘烤溫度適當(dāng)微調(diào);
5.本產(chǎn)品對(duì)鋰電池與電容的綜合性能有較可觀的提升,但不可作為改變電池某方面性能的主要因素,如電池能量密度、高低溫性能、高電壓等等。
組裝設(shè)備
蓄電池鑄
鑄焊機(jī),又稱(chēng)全自動(dòng)蓄電池鑄焊機(jī)。是一種小型閥控密封式鉛酸蓄電池鑄焊設(shè)備,整套設(shè)備包括夾具、模具、熔爐、冷卻裝置、及脫模入池殼裝置。所述夾具于底板上設(shè)有固定板和可滑動(dòng)壓板兩部分組成,固定板上設(shè)有定位銷(xiāo);鑄焊模具表面設(shè)有匯流排和極柱形狀的漕溝,并設(shè)有定位孔;脫模入池殼裝置包括氣動(dòng)脫模裝置和氣動(dòng)入池殼裝置。本實(shí)用新型鑄焊設(shè)備解決了蓄電池生產(chǎn)中手工焊接的生產(chǎn)效率低、焊接質(zhì)量差的弊端,并大幅減少人與鉛之間的接觸。此設(shè)備操作簡(jiǎn)捷實(shí)用,適合各種規(guī)模的中小型閥控密封式鉛酸蓄電池廠組裝生產(chǎn)使用。
技術(shù)參數(shù)
GD-1109-80
GD-1109-80
1、機(jī)器型號(hào):GD-1109-80、-120
2、適用電壓:AC±5%/50HZ
3、最大功率:16KW
4、適用動(dòng)力:空氣壓縮機(jī)
5、氣源壓力:0.8Mpa6、適用范圍:各種小密鉛酸蓄電池
7、外形尺寸:1200×1400×2200mm

許多人小時(shí)候都玩過(guò)四驅(qū)賽車(chē),這種手掌大小的賽車(chē)在奔跑一段時(shí)間后動(dòng)力會(huì)明顯下降。這時(shí)我們的解決辦法是,更換電池,重新再戰(zhàn)。

粗略一看,四驅(qū)賽車(chē)跟現(xiàn)在的電動(dòng)汽車(chē)還有那么幾分相似:四個(gè)輪子、馬達(dá)、電池。于是有人要問(wèn),未來(lái)的電動(dòng)汽車(chē)行業(yè),會(huì)不會(huì)普及標(biāo)準(zhǔn)化可更換的電池組呢?這樣帶來(lái)的好處顯而易見(jiàn),當(dāng)汽車(chē)電力不足時(shí),只需更換電池組即可迅速出發(fā)。這速度可比加油還快,更不用提漫長(zhǎng)的充電啦。

那么,“標(biāo)準(zhǔn)化可更換電池組”是可以期待的下一場(chǎng)電動(dòng)車(chē)行業(yè)革命嗎?

不妨先看看 GreenCarReports 編輯 John Voelcker 的看法,他認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)化可更換電池組是無(wú)法推廣的,理由有三:

1,核心技術(shù)。

汽車(chē)廠商將電池組的設(shè)計(jì)、工程和控制策略視為核心技術(shù)和重要的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。他們不太可能使用與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相同的電池組(大小、形狀、容量等)。電池組是一輛車(chē)強(qiáng)度和防撞結(jié)構(gòu)的核心所在,整車(chē)都是構(gòu)筑在電池組之上。

全球性的大廠商都擁有各自的工具包、架構(gòu)、平臺(tái),以進(jìn)行汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)化、大批量生產(chǎn)。他們會(huì)為此設(shè)計(jì)自己的電池組。別人設(shè)計(jì)的電池組將難以兼容該車(chē)廠的的組件、防撞結(jié)構(gòu)等。

2,更換電池組是困難的

搭載可更換電池組將對(duì)汽車(chē)的整車(chē)設(shè)計(jì)帶來(lái)額外的限制。目前唯一曾搭載可更換電池組的電動(dòng)車(chē)是一款特別版雷諾 Fluence ZE,該車(chē)使用了空氣冷卻包,以避免斷開(kāi)、再連接冷卻液管的問(wèn)題。

雖然特斯拉也展示了 Model S 的電池組更換技術(shù),其使用了液體冷卻包,但特斯拉沒(méi)有公布各種連接的細(xì)節(jié)信息,比如冷卻液管等是如何在 120 秒內(nèi)迅速斷開(kāi)然后重新連接的。

3,電池組非常重

由于重量過(guò)大,人們無(wú)法直接手動(dòng)更換電池組。因此需要自動(dòng)化機(jī)械,也就是說(shuō)需要專(zhuān)門(mén)的電池更換站點(diǎn),這對(duì)汽車(chē)廠商來(lái)說(shuō)將是不小的基礎(chǔ)設(shè)施投入。

我對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化可更換電池組的“全面普及”也持看衰態(tài)度,核心技術(shù)是關(guān)鍵所在。拿 Tesla 來(lái)說(shuō),獨(dú)特的電池組被視為該公司的最高機(jī)密。超過(guò) 7 千個(gè)小電池芯構(gòu)成了 Model S 的電力系統(tǒng),正負(fù)電極的安排有特定的方式。電池組的巧妙鋪陳保證了 Model S 的電力和續(xù)航能力。

而奔馳、寶馬也在研發(fā)自己的電池組及相關(guān)系統(tǒng),核心技術(shù)定會(huì)牢牢掌控手中。因?yàn)檫@一組件及相關(guān)系統(tǒng)是車(chē)廠們拉開(kāi)差距的關(guān)鍵所在。他們不會(huì)也不愿意同化。

另外對(duì)公寓而言,充電樁已經(jīng)能較好地滿(mǎn)足車(chē)主的用車(chē)需求,所以對(duì)更換電池組的服務(wù)似乎也沒(méi)有迫切的需求。

不過(guò),我認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)化可更換電池組存在“區(qū)域性”、行業(yè)性普及的可能:

未來(lái) Tesla 有希望在旗下的超級(jí)充電站提供電池組更換服務(wù)。其一,日趨增多的超級(jí)充電站為 Tesla 解決了電池組更換的基礎(chǔ)設(shè)施問(wèn)題(當(dāng)然需要進(jìn)行改造)。其二,單一品牌不用擔(dān)心核心技術(shù)外流。這事恐怕只能由某一公司自己來(lái)做,俗稱(chēng)掌控產(chǎn)業(yè)鏈。因?yàn)閷?zhuān)業(yè)充電站建設(shè)公司和政府部門(mén)均要面臨不同品牌不同車(chē)型的適配問(wèn)題。

公交集團(tuán)、出租車(chē)公司有條件在旗下電動(dòng)車(chē)推行電池組更換服務(wù)。他們的大批量采購(gòu)?fù)ǔ?lái)自同一家車(chē)廠,技術(shù)外流問(wèn)題解決,基礎(chǔ)設(shè)施也可以對(duì)舊有的進(jìn)行改造。

至于 John Voelcker 提到的“搭載可更換電池組將對(duì)汽車(chē)的整車(chē)設(shè)計(jì)帶來(lái)額外的限制”這一問(wèn)題,在我看來(lái)當(dāng)趨勢(shì)被認(rèn)可,汽車(chē)廠商會(huì)努力改進(jìn)整車(chē)設(shè)計(jì)。


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